16 Giu 2010 Archi e Volte – Cenni Storici e Funzionamento
Perché capire archi e volte è ancora importante oggi
Archi e volte non sono solo elementi del passato: sono ancora oggi presenti in moltissimi edifici, soprattutto nel patrimonio storico italiano. Capire come funzionano non è un esercizio teorico, ma uno strumento fondamentale per leggere i segnali di un edificio: crepe, deformazioni e dissesti non sono mai casuali, ma raccontano il comportamento della struttura. In modo tale da preservarli e rendere possibile utilizzarli con le necessità e la sicurezza di oggi.
Cenni storici
Prima che fossero inventati acciaio e cemento armato per coprire luci orizzontali si potevano utilizzare travi in legno o strutture curve in pietra o mattoni. Le prime però non garantivano luci di grossa portata (lo sviluppo delle prime strutture reticolari che ovviavano a questo problema, le capriate, avviene nelle chiese paleocristiane, quindi solo dopo la nascita di Cristo) e poi con le tecnologie dell’epoca non potevano sopravvivere al tempo e al fuoco. Nasce così l’arco in muratura. A lungo si è ignorato il funzionamento statico di esso, scoperto di fatto solo nell’800, quando la scienza delle costruzioni aveva raggiunto la sua maturità. Dell’arco e delle dimensioni da assegnare per evitare il crollo parlano tutti i trattatisti, da Vitruvio fino all’Alberti, il quale ipotizza la genesi dell’arco a partire da due travi inclinate accostate, tra le quali ne viene posta una orizzontale. Leonardo nei Codici di Madrid è il primo a studiare l’arco come struttura: determina il peso di ciascun concio sul piano inclinato che lo sostiene e studia le fratture che si generano e il meccanismo di collasso. Solo tra Settecento e Ottocento, con studiosi come Coulomb e Méry, si è iniziato a comprendere davvero il comportamento statico di queste strutture, arrivando a modelli di calcolo che ancora oggi utilizziamo come riferimento.
Metodo di Méry per gli archi
I materiali
In Toscana è molto diffuso un tipo particolare di volta realizzata “in folio”, con spessori estremamente ridotti (circa 2,5–3 cm). Queste strutture, apparentemente fragili, funzionano in realtà grazie alla loro geometria e alla capacità di lavorare a compressione. Il materiale usato è il classico laterizio di argilla profilato a mano con cura e generalmente ben cotto grazie anche al modesto spessore degli elementi. Questi elementi sono poi stati adeguatamente sagomati mediante taglio per soddisfare le esigenze di pezzi speciali degli angoli, nelle giunzioni, nei raccordi ecc. La malta usata per l’accoppiamento è quasi esclusivamente a base di gesso che, grazie alla rapida presa malta favoriva il sistema realizzativo che spesso evitava la centinatura provvisionale affidando il compito di trovare il giusto assetto ai costruttori che erano artigiani di notevole abilità. La malta di gesso non è stabile nel tempo in presenza di umidità in quanto la reazione di presa è reversibile ed in presenza di umidità o ancor peggio di acqua perde consistenza. E’ da considerare improprio per la realizzazione delle volte anche quello usato per il rinfianco che solitamente era materiale incoerente a base sabbiosa e ancora più spesso il materiale di scarto di demolizione del cantiere.
Il funzionamento
Un arco funziona perché trasforma i carichi verticali in forze che seguono una traiettoria curva, generando compressioni lungo tutta la sua geometria. Ma c’è un aspetto fondamentale: queste forze non sono verticali. L’arco spinge lateralmente sulle murature di appoggio. Se queste non sono in grado di contrastare la spinta, il sistema perde equilibrio. Il concetto chiave per capire la sicurezza di un arco è la cosiddetta “linea delle pressioni”, cioè il percorso delle risultanti dei carichi all’interno della struttura. La stabilità è garantita solo se questa linea rimane contenuta nello spessore dell’arco. Ancora più importante, per evitare l’insorgere di trazioni, la linea delle pressioni deve rimanere all’interno del cosiddetto terzo medio della sezione. Quando esce da questa zona, si attivano tensioni di trazione che la muratura non è in grado di sopportare, portando alla formazione di fessure e, nei casi peggiori, a meccanismi di collasso. Questo è il principio alla base del metodo di Méry, utilizzato da oltre un secolo per la verifica di archi e volte.
La sicurezza degli archi e delle volte
Tutelare archi e volte nei nostri edifici, rendendoli compatibili con le esigenze contemporanee (nuovi carichi, impianti, cambi di destinazione d’uso) non è prima di tutto un problema di tecniche, ma di comprensione. Ogni arco e ogni volta hanno una storia, una geometria, materiali e condizioni di conservazione uniche. Non esistono soluzioni standard, perché non esistono strutture uguali tra loro. Intervenire correttamente significa prima di tutto leggere la struttura: capire come lavora, riconoscere i segnali di sofferenza, valutare il suo stato attuale e definire con chiarezza quale dovrà essere il suo ruolo nel futuro dell’edificio. Solo a quel punto ha senso parlare di consolidamento. E solo così è possibile scegliere un intervento realmente efficace, che non forzi la struttura ma la accompagni, rispettandone il funzionamento e garantendo sicurezza nel tempo.